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Theorem ablfac1eu

Description: The factorization of ablfac1b is unique, in that any other factorization into prime power factors (even if the exponents are different) must be equal to S . (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses ablfac1.b B=BaseG
ablfac1.o O=odG
ablfac1.s S=pAxB|OxpppCntB
ablfac1.g φGAbel
ablfac1.f φBFin
ablfac1.1 φA
ablfac1c.d D=w|wB
ablfac1.2 φDA
ablfac1eu.1 φGdomDProdTGDProdT=B
ablfac1eu.2 φdomT=A
ablfac1eu.3 φqAC0
ablfac1eu.4 φqATq=qC
Assertion ablfac1eu φT=S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ablfac1.b B=BaseG
2 ablfac1.o O=odG
3 ablfac1.s S=pAxB|OxpppCntB
4 ablfac1.g φGAbel
5 ablfac1.f φBFin
6 ablfac1.1 φA
7 ablfac1c.d D=w|wB
8 ablfac1.2 φDA
9 ablfac1eu.1 φGdomDProdTGDProdT=B
10 ablfac1eu.2 φdomT=A
11 ablfac1eu.3 φqAC0
12 ablfac1eu.4 φqATq=qC
13 9 simpld φGdomDProdT
14 13 10 dprdf2 φT:ASubGrpG
15 14 ffnd φTFnA
16 1 2 3 4 5 6 ablfac1b φGdomDProdS
17 1 fvexi BV
18 17 rabex xB|OxpppCntBV
19 18 3 dmmpti domS=A
20 19 a1i φdomS=A
21 16 20 dprdf2 φS:ASubGrpG
22 21 ffnd φSFnA
23 5 adantr φqABFin
24 21 ffvelcdmda φqASqSubGrpG
25 1 subgss SqSubGrpGSqB
26 24 25 syl φqASqB
27 23 26 ssfid φqASqFin
28 14 ffvelcdmda φqATqSubGrpG
29 1 subgss TqSubGrpGTqB
30 28 29 syl φqATqB
31 30 sselda φqAxTqxB
32 1 2 odcl xBOx0
33 31 32 syl φqAxTqOx0
34 33 nn0zd φqAxTqOx
35 23 30 ssfid φqATqFin
36 hashcl TqFinTq0
37 35 36 syl φqATq0
38 37 nn0zd φqATq
39 38 adantr φqAxTqTq
40 6 sselda φqAq
41 prmnn qq
42 40 41 syl φqAq
43 ablgrp GAbelGGrp
44 4 43 syl φGGrp
45 1 grpbn0 GGrpB
46 44 45 syl φB
47 hashnncl BFinBB
48 5 47 syl φBB
49 46 48 mpbird φB
50 49 adantr φqAB
51 40 50 pccld φqAqpCntB0
52 42 51 nnexpcld φqAqqpCntB
53 52 nnzd φqAqqpCntB
54 53 adantr φqAxTqqqpCntB
55 28 adantr φqAxTqTqSubGrpG
56 35 adantr φqAxTqTqFin
57 simpr φqAxTqxTq
58 2 odsubdvds TqSubGrpGTqFinxTqOxTq
59 55 56 57 58 syl3anc φqAxTqOxTq
60 prmz qq
61 40 60 syl φqAq
62 11 nn0zd φqAC
63 51 nn0zd φqAqpCntB
64 1 lagsubg TqSubGrpGBFinTqB
65 28 23 64 syl2anc φqATqB
66 12 65 eqbrtrrd φqAqCB
67 50 nnzd φqAB
68 pcdvdsb qBC0CqpCntBqCB
69 40 67 11 68 syl3anc φqACqpCntBqCB
70 66 69 mpbird φqACqpCntB
71 eluz2 qpCntBCCqpCntBCqpCntB
72 62 63 70 71 syl3anbrc φqAqpCntBC
73 dvdsexp qC0qpCntBCqCqqpCntB
74 61 11 72 73 syl3anc φqAqCqqpCntB
75 12 74 eqbrtrd φqATqqqpCntB
76 75 adantr φqAxTqTqqqpCntB
77 34 39 54 59 76 dvdstrd φqAxTqOxqqpCntB
78 30 77 ssrabdv φqATqxB|OxqqpCntB
79 id p=qp=q
80 oveq1 p=qppCntB=qpCntB
81 79 80 oveq12d p=qpppCntB=qqpCntB
82 81 breq2d p=qOxpppCntBOxqqpCntB
83 82 rabbidv p=qxB|OxpppCntB=xB|OxqqpCntB
84 83 3 18 fvmpt3i qASq=xB|OxqqpCntB
85 84 adantl φqASq=xB|OxqqpCntB
86 78 85 sseqtrrd φqATqSq
87 52 nnnn0d φqAqqpCntB0
88 pcdvds qBqqpCntBB
89 40 50 88 syl2anc φqAqqpCntBB
90 13 adantr φqAGdomDProdT
91 10 adantr φqAdomT=A
92 8 adantr φqADA
93 90 91 92 dprdres φqAGdomDProdTDGDProdTDGDProdT
94 93 simpld φqAGdomDProdTD
95 14 adantr φqAT:ASubGrpG
96 95 92 fssresd φqATD:DSubGrpG
97 96 fdmd φqAdomTD=D
98 difssd φqADqD
99 94 97 98 dprdres φqAGdomDProdTDDqGDProdTDDqGDProdTD
100 99 simpld φqAGdomDProdTDDq
101 dprdsubg GdomDProdTDDqGDProdTDDqSubGrpG
102 100 101 syl φqAGDProdTDDqSubGrpG
103 1 lagsubg GDProdTDDqSubGrpGBFinGDProdTDDqB
104 102 23 103 syl2anc φqAGDProdTDDqB
105 eqid 0G=0G
106 105 subg0cl GDProdTDDqSubGrpG0GGDProdTDDq
107 102 106 syl φqA0GGDProdTDDq
108 107 ne0d φqAGDProdTDDq
109 1 dprdssv GDProdTDDqB
110 ssfi BFinGDProdTDDqBGDProdTDDqFin
111 23 109 110 sylancl φqAGDProdTDDqFin
112 hashnncl GDProdTDDqFinGDProdTDDqGDProdTDDq
113 111 112 syl φqAGDProdTDDqGDProdTDDq
114 108 113 mpbird φqAGDProdTDDq
115 114 nnzd φqAGDProdTDDq
116 id x=qx=q
117 sneq x=qx=q
118 117 difeq2d x=qDx=Dq
119 118 reseq2d x=qTDDx=TDDq
120 119 oveq2d x=qGDProdTDDx=GDProdTDDq
121 120 fveq2d x=qGDProdTDDx=GDProdTDDq
122 116 121 breq12d x=qxGDProdTDDxqGDProdTDDq
123 122 notbid x=q¬xGDProdTDDx¬qGDProdTDDq
124 eqid pDyB|OypppCntB=pDyB|OypppCntB
125 4 adantr φxGAbel
126 5 adantr φxBFin
127 7 ssrab3 D
128 127 a1i φxD
129 ssidd φxDD
130 13 10 8 dprdres φGdomDProdTDGDProdTDGDProdT
131 130 simpld φGdomDProdTD
132 dprdsubg GdomDProdTDGDProdTDSubGrpG
133 131 132 syl φGDProdTDSubGrpG
134 difssd φADA
135 13 10 134 dprdres φGdomDProdTADGDProdTADGDProdT
136 135 simpld φGdomDProdTAD
137 dprdsubg GdomDProdTADGDProdTADSubGrpG
138 136 137 syl φGDProdTADSubGrpG
139 difss ADA
140 fssres T:ASubGrpGADATAD:ADSubGrpG
141 14 139 140 sylancl φTAD:ADSubGrpG
142 141 fdmd φdomTAD=AD
143 fvres qADTADq=Tq
144 143 adantl φqADTADq=Tq
145 eldif qADqA¬qD
146 35 adantrr φqA¬qDTqFin
147 105 subg0cl TqSubGrpG0GTq
148 28 147 syl φqA0GTq
149 148 snssd φqA0GTq
150 149 adantrr φqA¬qD0GTq
151 fvex 0GV
152 hashsng 0GV0G=1
153 151 152 ax-mp 0G=1
154 12 adantrr φqA¬qDTq=qC
155 40 adantr φqACq
156 iddvdsexp qCqqC
157 61 156 sylan φqACqqC
158 66 adantr φqACqCB
159 12 38 eqeltrrd φqAqC
160 dvdstr qqCBqqCqCBqB
161 61 159 67 160 syl3anc φqAqqCqCBqB
162 161 adantr φqACqqCqCBqB
163 157 158 162 mp2and φqACqB
164 breq1 w=qwBqB
165 164 7 elrab2 qDqqB
166 155 163 165 sylanbrc φqACqD
167 166 ex φqACqD
168 167 con3d φqA¬qD¬C
169 168 impr φqA¬qD¬C
170 11 adantrr φqA¬qDC0
171 elnn0 C0CC=0
172 170 171 sylib φqA¬qDCC=0
173 172 ord φqA¬qD¬CC=0
174 169 173 mpd φqA¬qDC=0
175 174 oveq2d φqA¬qDqC=q0
176 42 adantrr φqA¬qDq
177 176 nncnd φqA¬qDq
178 177 exp0d φqA¬qDq0=1
179 154 175 178 3eqtrd φqA¬qDTq=1
180 153 179 eqtr4id φqA¬qD0G=Tq
181 snfi 0GFin
182 hashen 0GFinTqFin0G=Tq0GTq
183 181 146 182 sylancr φqA¬qD0G=Tq0GTq
184 180 183 mpbid φqA¬qD0GTq
185 fisseneq TqFin0GTq0GTq0G=Tq
186 146 150 184 185 syl3anc φqA¬qD0G=Tq
187 105 subg0cl GDProdTDSubGrpG0GGDProdTD
188 133 187 syl φ0GGDProdTD
189 188 adantr φqA¬qD0GGDProdTD
190 189 snssd φqA¬qD0GGDProdTD
191 186 190 eqsstrrd φqA¬qDTqGDProdTD
192 145 191 sylan2b φqADTqGDProdTD
193 144 192 eqsstrd φqADTADqGDProdTD
194 136 142 133 193 dprdlub φGDProdTADGDProdTD
195 eqid LSSumG=LSSumG
196 195 lsmss2 GDProdTDSubGrpGGDProdTADSubGrpGGDProdTADGDProdTDGDProdTDLSSumGGDProdTAD=GDProdTD
197 133 138 194 196 syl3anc φGDProdTDLSSumGGDProdTAD=GDProdTD
198 disjdif DAD=
199 198 a1i φDAD=
200 undif2 DAD=DA
201 ssequn1 DADA=A
202 8 201 sylib φDA=A
203 200 202 eqtr2id φA=DAD
204 14 199 203 195 13 dprdsplit φGDProdT=GDProdTDLSSumGGDProdTAD
205 9 simprd φGDProdT=B
206 204 205 eqtr3d φGDProdTDLSSumGGDProdTAD=B
207 197 206 eqtr3d φGDProdTD=B
208 131 207 jca φGdomDProdTDGDProdTD=B
209 208 adantr φxGdomDProdTDGDProdTD=B
210 14 8 fssresd φTD:DSubGrpG
211 210 fdmd φdomTD=D
212 211 adantr φxdomTD=D
213 8 sselda φqDqA
214 213 11 syldan φqDC0
215 214 adantlr φxqDC0
216 fvres qDTDq=Tq
217 216 adantl φqDTDq=Tq
218 217 fveq2d φqDTDq=Tq
219 213 12 syldan φqDTq=qC
220 218 219 eqtrd φqDTDq=qC
221 220 adantlr φxqDTDq=qC
222 simpr φxx
223 fzfid φ1BFin
224 prmnn ww
225 224 3ad2ant2 φwwBw
226 prmz ww
227 dvdsle wBwBwB
228 226 49 227 syl2anr φwwBwB
229 228 3impia φwwBwB
230 49 nnzd φB
231 230 3ad2ant1 φwwBB
232 fznn Bw1BwwB
233 231 232 syl φwwBw1BwwB
234 225 229 233 mpbir2and φwwBw1B
235 234 rabssdv φw|wB1B
236 7 235 eqsstrid φD1B
237 223 236 ssfid φDFin
238 237 adantr φxDFin
239 1 2 124 125 126 128 7 129 209 212 215 221 222 238 ablfac1eulem φx¬xGDProdTDDx
240 239 ralrimiva φx¬xGDProdTDDx
241 240 adantr φqAx¬xGDProdTDDx
242 123 241 40 rspcdva φqA¬qGDProdTDDq
243 coprm qGDProdTDDq¬qGDProdTDDqqgcdGDProdTDDq=1
244 40 115 243 syl2anc φqA¬qGDProdTDDqqgcdGDProdTDDq=1
245 242 244 mpbid φqAqgcdGDProdTDDq=1
246 rpexp1i qGDProdTDDqqpCntB0qgcdGDProdTDDq=1qqpCntBgcdGDProdTDDq=1
247 61 115 51 246 syl3anc φqAqgcdGDProdTDDq=1qqpCntBgcdGDProdTDDq=1
248 245 247 mpd φqAqqpCntBgcdGDProdTDDq=1
249 coprmdvds2 qqpCntBGDProdTDDqBqqpCntBgcdGDProdTDDq=1qqpCntBBGDProdTDDqBqqpCntBGDProdTDDqB
250 53 115 67 248 249 syl31anc φqAqqpCntBBGDProdTDDqBqqpCntBGDProdTDDqB
251 89 104 250 mp2and φqAqqpCntBGDProdTDDqB
252 eqid CntzG=CntzG
253 inss1 DqD
254 253 a1i φqADqD
255 94 97 254 dprdres φqAGdomDProdTDDqGDProdTDDqGDProdTD
256 255 simpld φqAGdomDProdTDDq
257 dprdsubg GdomDProdTDDqGDProdTDDqSubGrpG
258 256 257 syl φqAGDProdTDDqSubGrpG
259 inass DqDq=DqDq
260 disjdif qDq=
261 260 ineq2i DqDq=D
262 in0 D=
263 259 261 262 3eqtri DqDq=
264 263 a1i φqADqDq=
265 94 97 254 98 264 105 dprddisj2 φqAGDProdTDDqGDProdTDDq=0G
266 94 97 254 98 264 252 dprdcntz2 φqAGDProdTDDqCntzGGDProdTDDq
267 1 dprdssv GDProdTDDqB
268 ssfi BFinGDProdTDDqBGDProdTDDqFin
269 23 267 268 sylancl φqAGDProdTDDqFin
270 195 105 252 258 102 265 266 269 111 lsmhash φqAGDProdTDDqLSSumGGDProdTDDq=GDProdTDDqGDProdTDDq
271 inundif DqDq=D
272 271 eqcomi D=DqDq
273 272 a1i φqAD=DqDq
274 96 264 273 195 94 dprdsplit φqAGDProdTD=GDProdTDDqLSSumGGDProdTDDq
275 207 adantr φqAGDProdTD=B
276 274 275 eqtr3d φqAGDProdTDDqLSSumGGDProdTDDq=B
277 276 fveq2d φqAGDProdTDDqLSSumGGDProdTDDq=B
278 snssi qDqD
279 278 adantl φqAqDqD
280 sseqin2 qDDq=q
281 279 280 sylib φqAqDDq=q
282 281 reseq2d φqAqDTDDq=TDq
283 282 oveq2d φqAqDGDProdTDDq=GDProdTDq
284 94 adantr φqAqDGdomDProdTD
285 211 ad2antrr φqAqDdomTD=D
286 simpr φqAqDqD
287 284 285 286 dpjlem φqAqDGDProdTDq=TDq
288 216 adantl φqAqDTDq=Tq
289 283 287 288 3eqtrd φqAqDGDProdTDDq=Tq
290 simprr φqA¬qD¬qD
291 disjsn Dq=¬qD
292 290 291 sylibr φqA¬qDDq=
293 292 reseq2d φqA¬qDTDDq=TD
294 res0 TD=
295 293 294 eqtrdi φqA¬qDTDDq=
296 295 oveq2d φqA¬qDGDProdTDDq=GDProd
297 105 dprd0 GGrpGdomDProdGDProd=0G
298 44 297 syl φGdomDProdGDProd=0G
299 298 simprd φGDProd=0G
300 299 adantr φqA¬qDGDProd=0G
301 296 300 186 3eqtrd φqA¬qDGDProdTDDq=Tq
302 301 anassrs φqA¬qDGDProdTDDq=Tq
303 289 302 pm2.61dan φqAGDProdTDDq=Tq
304 303 fveq2d φqAGDProdTDDq=Tq
305 304 oveq1d φqAGDProdTDDqGDProdTDDq=TqGDProdTDDq
306 270 277 305 3eqtr3d φqAB=TqGDProdTDDq
307 251 306 breqtrd φqAqqpCntBGDProdTDDqTqGDProdTDDq
308 114 nnne0d φqAGDProdTDDq0
309 dvdsmulcr qqpCntBTqGDProdTDDqGDProdTDDq0qqpCntBGDProdTDDqTqGDProdTDDqqqpCntBTq
310 53 38 115 308 309 syl112anc φqAqqpCntBGDProdTDDqTqGDProdTDDqqqpCntBTq
311 307 310 mpbid φqAqqpCntBTq
312 dvdseq Tq0qqpCntB0TqqqpCntBqqpCntBTqTq=qqpCntB
313 37 87 75 311 312 syl22anc φqATq=qqpCntB
314 1 2 3 4 5 6 ablfac1a φqASq=qqpCntB
315 313 314 eqtr4d φqATq=Sq
316 hashen TqFinSqFinTq=SqTqSq
317 35 27 316 syl2anc φqATq=SqTqSq
318 315 317 mpbid φqATqSq
319 fisseneq SqFinTqSqTqSqTq=Sq
320 27 86 318 319 syl3anc φqATq=Sq
321 15 22 320 eqfnfvd φT=S